Dubbelriktad laddning – ”Vehicle to Grid” V2G

Med V2G kan vi utnyttja elbilars batterikapacitet för att förbättra stabiliteten och effektiviteten i energisystemet, särskilt för att balansera utbudet och efterfrågan på el. För att V2G ska fungera effektivt behöver vi anpassade elbilar, laddstationer, samt system och regelverk som tillåter energiflöde i båda riktningarna. Lagstiftning och regelverk spelar också en avgörande roll för implementeringen av V2G, eftersom anpassningar är nödvändiga för att möjliggöra en bredare användning av denna teknik.

Det finns utmaningar kring batteridegradering och hur frekvent laddning och urladdning påverkar batteriets livslängd. Trots dessa utmaningar erbjuder V2G stora möjligheter, inte minst för att maximera användningen av förnybar energi och minska behovet av de vanliga energireserverna.

Forskning och pilotprojekt pågår för att utforska V2G-teknikens fulla potential och för att hitta lösningar på tekniska och juridiska utmaningar. Intresset för V2G växer bland biltillverkare, energiföretag och konsumenter, vilket antyder en ljus framtid för tekniken. I takt med att V2G-tekniken mognar och blir mer integrerad i energisystemet, kan elbilarna spela en ännu större roll i övergången till en mer hållbar energiförsörjning.

Elbilars roll i framtidens elnät

I takt med utvecklingen av framtidens elsystem ökar behovet av energilagring och flexibilitet. Här kan elbilarnas batterier och deras kraftelektronik spela en viktig roll. En elbil kan till exempel agera som ett batteri eller som en källa för energiöverföring. Den kan även tillhandahålla reservkraft till byggnader, ladda andra bilar under nödsituationer eller bidra med kraft för att stödja elnätets behov, förutsatt att den har rätt utrustning.

Framsteg inom V2X-teknologi

Utvecklare förbättrar kontinuerligt teknikerna som låter bilbatterier fungera som energikällor. De benämner ofta dessa tekniker efter deras användningsområden, som V2G (Vehicle to Grid) och V2H (Vehicle to Home), och grupperar dem ibland under termen V2X (Vehicle to Everything) eller dubbelriktad laddning. Skillnaden mellan V2G och smart laddning ligger i att V2G även tillåter elbilarna att leverera energi tillbaka till elnätet.

Utmaningar och innovationer för integrering

Utöver energiöverföring kan V2X även referera till utbyte av information mellan fordon och omgivande system. Att sammanföra elbilar med elnätet innebär en rad utmaningar som kräver innovation på flera nivåer, inklusive utveckling av skräddarsydda erbjudanden, nya affärsmodeller och digitaliseringsprocesser. Detta kan också innebära behovet av ny hårdvara i både fordon och laddstationer, samt i elnätet där avancerade mätare och styrsystem kan bli nödvändiga. Marknadsaktörerna kan behöva anpassa sig till nya roller som tjänsteleverantörer.

Större lagringspotential i elbilar

Elbilars batterier erbjuder en imponerande lagringskapacitet jämfört med de hemmabatterier som blivit allt vanligare i våra hem. Medan ett typiskt hemmabatteri kan lagra omkring 10 kWh, har många av dagens elbilar i Sverige batterikapaciteter på mellan 60 och 80 kWh. Denna stora lagringskapacitet möjliggör för hushållen att effektivisera användningen av egenproducerad solenergi, justera elförbrukningen enligt elprisets fluktuationer och till och med bidra till energimarknaden genom att tillhandahålla olika stödtjänster.

Potentiella intäkter från stödtjänster

En lovande inkomstkälla för V2G kan vara att leverera stödtjänster till elsystemet. Sedan maj 2019 har det öppnats upp fler möjligheter för batterier att bidra till frekvensreglering, vilket har lett till en kraftig ökning av antalet batterier anslutna till elnätet. Men eftersom enskilda hemmabatterier och elbilar är för små för att direkt delta i energi- och stödtjänstmarknaderna, är en aggregator nödvändig.

Denna aggregator samlar ihop många små resurser för att kunna lägga större bud på marknaden. Redan idag finns det aktörer som tillhandahåller aggregerad flexibilitet, från smart laddning till frekvensreglering. För att ytterligare öka incitamenten för elbilars deltagande på stödtjänstmarknaderna, är det dock nödvändigt att förbättra villkoren för aggregering av flexibilitet.

Förstärkta incitament behövs

För att göra V2G-tekniken mer attraktiv behövs starkare incitament för flexibilitet och energilagring. I dagsläget återspeglar inte elnätsavgifterna de fördelar som kommer med att flytta elanvändning i tiden. Dessutom motverkar energiskatten de små incitamenten som skapas genom elprisvariationer, eftersom den är utformad med tanken att el ska förbrukas direkt och inte lagras. Historiskt sett har därför applikationer som använder dubbelriktad laddning för att konsumera elen lokalt varit mest fördelaktiga i Sverige.

Förutsättningar för dig som elbilsägare

Elbil och kompatibel laddstation

Du behöver en elbil och en V2G-kompatibel laddningsenhet, båda korrekt installerade av en certifierad elektriker för att säkerställa trygg och korrekt anslutning.

Specialiserad elmätare och abonnemang

Du behöver ett system för att mäta den el som skickas tillbaka till nätet, vilket kräver en specifik elmätare samt ett abonnemang för inmatning. Det är viktigt att du kontaktar din lokala nätoperatör för att ordna detta. Bor du inom Skellefteå Krafts nätområde kontaktar du Skellefteå Kraft Elnät AB. 

Samarbetspartner för elförsäljning

För att kunna sälja den el som din bil levererar tillbaka behöver du en partner, till exempel en elhandlare eller en aggregator, som hanterar transaktioner och integrationen av din el in i det större elnätet.

Mjukvaruutveckling och datautbyte

Mjukvaran spelar en kritisk roll. Den måste kunna hantera och utbyta en mängd data mellan bilen, laddstationen och det omgivande elsystemet eller fastigheten. Det handlar om information som rör elavtal, elnätstariffer, faktureringsuppgifter och tekniska parametrar som batteriets laddningstillstånd (State of Charge, SOC) och planerad användning av bilen. För att V2G korrekt ska kunna integreras i det större energisystemet och bidra med tjänster som frekvensreglering, energiutjämning (arbitrage), lokala flexibilitetslösningar eller för att maximera användningen av solenergi hemma, är det viktigt att dela data.

Anpassning till användning och batterihälsa

Utöver tekniska anpassningar måste vi skräddarsy laddningsstrategin efter bilens användning och dess inverkan på batteriets livslängd. Detta kräver att systemet är tillräckligt flexibelt för att hantera olika användningsmönster och säkerställa att batterihälsan inte försämras över tid.

Förståelse för AC och DC i elbilar

När vi pratar om att ladda elbilar dyker ofta frågan upp: ska vi använda växelström (AC) eller likström (DC)? Denna viktiga tekniska detalj påverkar designen av laddningsutrustningen.

Fordonets batteri kräver likström för laddning, medan det allmänna elnätet vi använder huvudsakligen levererar växelström.

Varför är det viktigt?

Elbilars batterier behöver som tidigare nämnts likström för att laddas. Men, vårt huvudsakliga elnät använder växelström. Det innebär att strömmen måste omvandlas från AC till DC någonstans på vägen från elnätet till bilens batteri.

Var sker omvandlingen?

Denna omvandling kan ske på två platser:

1. I bilen: Många elbilar har en inbyggd enhet kallad en ombordladdare, som omvandlar AC från laddstationen till DC som batteriet kan använda. För dubbelriktad laddning, där bilen även kan skicka tillbaka energi till nätet, krävs ytterligare kraftelektronik.
2. I laddstationen: Alternativt kan omvandlingen ske direkt i laddstationen, som då skickar DC till bilen. Det här liknar de snabbladdare som använder högre effekt och redan idag levererar DC direkt.

Vad innebär det för kostnader och design?

Placeringen av denna kraftelektronik och vem som hanterar kommunikationen med elnätet påverkar inte bara designen utan också var extra kostnader uppstår – i bilen eller i laddinfrastrukturen.

Innovationer på gång

Industrin utforskar båda lösningarna och utvecklar även teknik som kombinerar funktioner, som en växelriktare som kan användas både för ett hushålls solceller och en V2G-kompatibel laddstation.

Genom att förstå dessa tekniska skillnader kan vi bättre se hur framtidens laddinfrastruktur för elbilar kan se ut och vilka möjligheter och utmaningar som finns.

Förståelse för V2G-kommunikation och standardisering

För att elbilar effektivt ska kunna samverka med elnätet och andra enheter i ekosystemet för elbilar, är det viktigt med gemensamma regler och språk, kända som standarder och protokoll. Dessa standarder säkerställer att alla delar av systemet kan ”prata” och förstå varandra, från elbilen till elnätet och alla involverade aktörer.

Vikten av standarder

Standarder och protokoll är som universella språk som gör att olika tekniska system och enheter kan arbeta tillsammans. De är avgörande för att skapa en fungerande helhet där elbilar inte bara kan laddas från elnätet utan också ge tillbaka energi när det behövs, vilket är kärnan i V2G-tekniken.

Kommunikation i ekosystemet

Effektiv kommunikation är nödvändig på alla nivåer inom V2G-ekosystemet. Det innebär att elbilar, laddstationer, elnätsoperatörer och tjänsteleverantörer måste kunna utbyta information smidigt och effektivt för att tekniken ska fungera som tänkt.

Centrala standarder: ISO15118

ISO15118 är en viktig standard som fastställer hur kommunikationen mellan elbilen och laddstationen ska gå till. Den täcker allt från hur bilen identifierar sig vid laddstationen till hur den kan ladda och även skicka tillbaka energi till nätet. Denna standard utvecklas kontinuerligt för att omfatta alltmer avancerade funktioner för V2G.

Protokollet OCPP

OCPP står för Open Charge Point Protocol och definierar hur laddstationerna kommunicerar med det centrala styrsystemet. Vi förväntar oss att nästa version av detta protokoll, OCPP 2.1, kommer att inkludera utökade funktioner för att fullt ut stödja V2G-tekniken.

Framtiden för V2G-kommunikation

Utöver de nämnda standarderna och protokollen utforskar och utvecklar vi ständigt nya metoder för att förbättra kommunikationen inom V2G-ekosystemet. Detta inkluderar att säkerställa att elbilar kan interagera smidigt med elnätet och att de kan bidra med värdefulla tjänster.

Genom att förstå och implementera dessa standarder och protokoll kan V2G-tekniken nå sin fulla potential.

Lagar och regleringar för framtidens elbilsladdning

För att möjliggöra för elbilar att inte bara ladda från elnätet utan också skicka tillbaka el, måste vi anpassa lagar och regler. Idag finns inga stora juridiska hinder för att elbilar ska kunna leverera el tillbaka till nätet. Det krävs däremot att vi har rätt utrustning och avtal. Det handlar bland annat om att ha en elmätare som kan mäta både in- och utmatad el och att någon är villig att köpa den elen som bilen levererar.

Hur ska V2G klassificeras?

Det finns ingen tydlig reglering kring V2G idag, vilket innebär att vi behöver bestämma hur vi ska se på elbilar och laddstationer i detta sammanhang. En idé är att behandla dem som en del av en fast elproduktionsanläggning, likt solceller eller hemmabatterier. Detta skulle förenkla regelverket men också väcka frågor. Frågor om hur vi ska anpassa abonnemang och andra avtal när förhållandena ändras, till exempel vid bilbyte.

Flexibilitet och juridiska utmaningar

Att se elbilen som en mobil inmatningspunkt kan öka flexibiliteten för V2G-tjänster. Idag begränsar olika krav denna möjlighet, såsom behovet av en fast fysisk adress för att kunna erbjuda vissa tjänster. Utmaningar kring anpassningen av elnätets regler, så kallade nätkoder, till mobila energiresurser och frågan om vem som bär ansvaret för att följa dessa regler finns också.

Beskattning av tillbakamatad el

En annan viktig fråga är hur elen ska beskattas. När el lagras i en bil och sedan används igen kan det innebära att samma el beskattas flera gånger, vilket kan bli komplicerat för konsumenter som använder el i olika nätområden. Det finns vissa möjligheter till återbetalning av skatt för el som matas tillbaka till nätet, men reglerna kring detta är begränsade och kan påverka hur V2G-tjänster används i praktiken.

V1G – Enkelriktad smart laddning

Detta begrepp refererar till traditionell smart laddning där strömmen endast flödar från elnätet till bilen.

Dubbelriktad laddning

Känd som bidirektionell laddning, denna teknik möjliggör för strömmen att flöda både till bilen och tillbaka från bilen till elnätet.

V2H/B – Från fordon till hemmet

Detta innebär att bilen har förmågan att förse ett hem eller en byggnad med elektricitet vid behov.

V2G – Från fordon till nät

Med denna teknik kan bilen bidra med elektricitet tillbaka till det allmänna elnätet, som ett sätt att stödja och stabilisera det övergripande elsystemet.

V2V – Från fordon till fordon

Denna term beskriver möjligheten för elbilar att dela eller överföra energi till varandra, vilket kan vara särskilt användbart i nödsituationer.

V2L – Från fordon till last

Detta avser användningen av bilens batteri för att strömförsörja externa enheter eller verktyg, fungerande som reservkraft eller som en off-grid energikälla.

V2X – Samlingsbegrepp

Denna förkortning står för ”Fordon till Allt” och inkluderar alla ovanstående interaktioner och energiflöden mellan elbilar och andra system eller enheter.

Batteridegradering

Batteridegradering innebär att ett batteris förmåga att lagra energi minskar över tid. Det händer på grund av naturligt åldrande och hur batteriet används, som att ladda och urladda det ofta. Över tid kan det leda till att batteriet inte håller lika länge mellan laddningarna som när det var nytt.

Vad orsakar batteridegradering?

Batteridegraderingen kan bero på två saker:

• Cykliskt åldrande: Det uppstår genom batteriets laddnings- och urladdningscykler. Faktorer som antalet cykler, laddningshastighet och mängden energi som används per cykel påverkar hur snabbt batteriet åldras.
• Kalenderåldrande: Detta relaterar till batteriets faktiska ålder och dess tillstånd vid vila, känd som State of Charge (SOC). Till exempel kan ett batteri som ofta är fulladdat åldras snabbare.

Ovanstående händelser är inte linjära och kan påverkas av flera faktorer, inklusive batteriets kemiska sammansättning och omgivningstemperatur.

Vad är en aggregator?

En aggregator är en aktör som kombinerar många små energiresurser, som t.ex. enskilda elbilar, för att skapa en större, samlad energikapacitet. Genom att aggregera energi från många källor kan aggregatören lägga större bud på energimarknaden och delta i stödtjänster som frekvensreglering, vilket hjälper till att stabilisera elnätet.

Aggregatorers roll i elnätet

En nyckelaktör för effektiv energiförsörjning

Aggregatorer blir allt viktigare i energisektorn för att hantera den växande efterfrågan på energi och integrationen av förnybara källor. De samordnar olika energitjänster och resurser, som sol- och vindkraft, för att effektivisera elförsörjningen och stödja ett hållbart och pålitligt elnät.

Skapar flexibilitet genom resursaggregering

Genom att kombinera många små energikällor kan aggregatorer öka flexibiliteten och stabiliteten i elnätet. De använder avancerad teknik för att övervaka och optimera energiflödet, vilket hjälper till att matcha energiproduktionen med förbrukningen.

Balanserar elnätet och deltar på elmarknaden

Aggregatorer spelar en avgörande roll i att balansera elnätet genom att snabbt anpassa energitillförseln till förändringar i efterfrågan. De deltar också på elmarknaden, där de kan sälja överskottsel eller tillhandahålla viktiga stödtjänster.

Främjar hållbar energi

Genom att integrera förnybara energikällor bidrar aggregatorer till en mer hållbar energiframtid. De stödjer övergången från fossila bränslen till renare energiformer och spelar en viktig roll i att minska växthusgasutsläppen.

Möter framtidens utmaningar

Trots potentialen möter aggregatorer utmaningar såsom komplexa regelverk och behovet av avancerade system. Framtiden ser dock ljus ut med utvecklingen av smarta elnät och ny teknik som öppnar upp nya möjligheter för effektiv energihantering.

Vad menas med ”State of charge”? (SOC)

SOC är ett mått på den nuvarande laddningsnivån i ett batteri jämfört med dess maximala kapacitet, vanligtvis uttryckt i procent. En SOC på 100 % innebär att batteriet är fulladdat, medan en SOC på 0 % innebär att batteriet är helt urladdat.

EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment)

Detta begrepp används för att beskriva den utrustning och infrastruktur som behövs för att ladda elbilar.

CPO (Charge Point Operator)

En operatör ansvarig för att hantera och underhålla laddningsstationer, säkerställer att laddningspunkterna fungerar som de ska.

EMSP (E-mobility Service Provider)

En tjänsteleverantör som hanterar kundrelationer och tillhandahåller själva laddtjänsten för elbilsanvändare. EMSP kan vara densamma som CPO men det är inte ett krav.

ISO 15118

En internationell teknisk standard som täcker alla aspekter av V2G-teknik, inklusive användarfall, hårdvarukrav, nätverksprotokoll, samt krav för hård- och mjukvaruanslutningar och kryptering.

OCPP (Open Charge Point Protocol)

Ett kommunikationsprotokoll som definierar hur laddstationer kommunicerar med ett centraliserat styrsystem, ofta kallat backend.